Pengaruh Komposisi Polyvinyl Butyral (PVB) Pada Pembuatan Bonded Magnet Terhadap Mikrostruktur, Sifat Fisis dan Magnet
PENGARUH KOMPOSISI POLYVINYL BUTIRAL (PVB) PADA
PEMBUATAN BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP
MIKROSTRUKTUR, SIFAT FISIS DAN MAGNET
SKRIPSI
MAREANUS MENDROFA
120801006
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH KOMPOSISI POLYVINYL BUTIRAL (PVB) PADA
PEMBUATAN BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP
MIKROSTRUKTUR, SIFAT FISIS DAN MAGNET
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat
mencapai gelar Sarjana Sains
MAREANUS MENDROFA
120801006
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
: Pengaruh Komposisi Polyvinyl Butyral
(PVB) Pada Pembuatan Bonded Magnet
Terhadap Mikrostruktur, Sifat Fisis dan
Magnet
Kategori
: Skripsi
Nama
: Mareanus Mendrofa
Nomor Induk Mahasiswa
: 120801006
Program Studi
: Sarjana (S1) Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di :
Medan, Mei 2016
Disetujui Oleh :
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Pembimbing,
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP: 195510301980031003
Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S.
NIP : 195903101987031002
i
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
PENGARUH KOMPOSISI POLYVINYL BUTYRAL (PVB) PADA
PEMBUATAN BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP
MIKROSTRUKTUR, SIFAT FISIS DAN MAGNET
OLEH :
Mareanus Mendrofa
NIM : 120801006
Disetujui Oleh :
Komisi Pembimbing
Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S.
NIP : 195903101987031002
Ir. Muljadi, M.Sc.
NIP : 195711161983121002
Diketahui Oleh :
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Pusat Penelitian Fisika-LIPI
Kepala,
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP : 195510301980031003
Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng.
NIP : 196204301988031001
ii
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PENGARUH KOMPOSISI POLYVINYL BUTYRAL (PVB)
PADA PEMBUTAN BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP
MIKROSTRUKTUR, SIFAT FISIS DAN MAGNET
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya.
Medan, Mei 2016
MAREANUS MENDROFA
120801006
iii
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan syukur saya panjatkan kepada Yesus Kristus atas berkat dan kasih
setianya yang selalu menyertai dan memberi kemudahan sehingga saya dapat
menyelesaikan skripsi ini.
Tugas akhir ini merupakan salah satu proses untuk memperoleh gelar sarjana pada
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Medan. Untuk memenuhi persyaratan tersebut diatas saya mengerjakan tugas
akhir dengan judul : “PENGARUH KOMPOSISI POLYVINYL BUTYRAL
(PVB) PADA PEMBUATAN BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP
MIKROSTRUKTUR, SIFAT FISIS DAN MAGNET”, yang dilaksanakan di
laboratorium Magnet P2F LIPI Serpong Tangerang Selatan sesuai dengan waktu
yang ditetapkan.
Penulis menyadari bahwa selama proses sampai terselesaikannya
penyusunan skripsi ini banyak sekali bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak.
Dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih
dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, M.S. sebagai Dekan, dan Pembantu Dekan
FMIPA USU.
2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika, dan
Drs.Syahrul Humaidi, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Fisika FMIPA
USU, Kak Tini, Bang Jo dan Kak Yuspa selaku staf Departemen Fisika,
seluruh dosen, staf dan pegawai Departemen Fisika FMIPA USU yang
telah
membantu
dan
membimbing
dalam
menimba
ilmu
dan
menyelesaikan skripsi ini.
3. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S. dan Bapak Ir. Muljadi, M.Si. selaku
Dosen pembimbing penulis yang telah meluangkan waktu untuk
membimbing, mengarahkan dalam melaksanakan penelitian hingga
penyelesaian penulisan skripsi ini, serta kepada Bapak Dr. Ing. Pryio
Sandjono, M.Sc, Ibu Dr. Nenen Rusneni, M.T, Bapak Prof. Dr. Masno
iv
Universitas Sumatera Utara
Ginting M.Sc dan Bapak Prof. Drs. Pardamean Sebayang M.Sc, yang telah
banyak memberikan banyak masukan dan saran.
4. Keluarga Besar P2F LIPI: Bapak Dr.Bambang Widyatmoko, M.Eng,
selaku kepala Laboratorium Pusat Penelitian Fisika P2F-LIPI Serpong. Ibu
Ani, Ibu Ester, Bapak Lukman Faris, Bapak satpam dan seluruh staff LIPI
yang telah membantu selama melakukan penelitian di P2F LIPI.
5. Yang terkhusus Ayahanda Tercinta Tolona Mendrofa dan Ibunda Gatiria
Zebua, kakak Merry Mendrofa, kakak Nima Mendrofa, abang Perry
Mendrofa, yang dengan tulus menyayangi, mendidik, mendoakan, dan
memberi motivasi baik materi maupun moril yang tak henti-hentinya
dalam menyelesaikan skripsi ini. Semoga Tuhan Selalu Memberkati
kalian.
6. Kepada teman-teman di Laboratorium Magnetizer LIPI : Karyaman Harto
Zebua, M. Taufik, Firman Lamsyah, Hanifah, Devi Handayani Safitri dan
Indah Juriani dan kepada teman-teman seperjuangan di LIPI, Marta Masniari
Nainggolan, Santa Simajuntak, Tania Christiyanti Lumba Tobing, Melpa
Simamora, Elisabet F. Sinaga, Cut Hani Safira, Riris Julita Tambunan, Fitry
Silaban, Sulistra Simamora, Mia Aulia Dhika, Giassanistya Fadillah Mrp,
Andi Mulia, Mona Sintia, Rahmad Saleh Nst, Lyana Amirani, Risuliniko
Saragih dan kepada semua teman-teman stambuk 2012 tanpa disebutkan
nama satu persatu yang lagi berusaha memperjuangkan tugas akhirnya.
7. Kepada Bapak Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc selaku kepala
laboratorium Fisika Zat Padat/Solar Energi yang banyak memberikan
bimbingan, dan kepada abang kakak asisten Fisika Zat Padat : Bang Eman
Juliskar H, Kak Lilis Sagita, Kak Tabita Sianipar, Kak Nengsi M.
Panjaitan dan Kristiarawati yang banyak memberikan saran dan motivasi
selama penyelesaian skripsi ini.
8. Kepada Bang Rius, Bang Julius, Bang A. Fanny, Bang A. Joice, Bang
Arjun, Fester, Hiras dan semua kawan-kawan di Club Buala FC yang
banyak memberikan motivasi.
v
Universitas Sumatera Utara
Penulis menyadari dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari
kesempurnaan dan terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu kritik dan saran
yang sifatnya membangun sangat diharapkan untuk penyempurnaan skripsi ini.
Akhir kata semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun bagi orang
lain yang membacanya.
Medan, Mei 2016
Mareanus Mendrofa
120801006
vi
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH KOMPOSISI POLYVINYL BUTYRAL (PVB) PADA
PEMBUATAN BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP
MIKROSTRUKTUR, SIFAT FISIS DAN MAGNET
ABSTRAK
Pembuatan bonded magnet merupakan magnet komposit yang dibuat dari serbuk
magnet yang dicampur dengan perekat (binder) yang bersifat non-magnet. Proses
pembuatan bonded magnet NdFeB dilakukan dengan mencampurkan serbuk
magnet neodymium iron boron (NdFeB) komersil type MQP-B dengan serbuk
polyvinyl butyral menggunakan beaker gelas. Perbandingan variasi komposisi
serbuk magnet NdFeB dengan binder PVB sebesar (% berat) 98:2, 96:4, 94:6 dan
93:7 dari massa total sampel 8 gram. Setelah pencampuran serbuk, kemudian
dicetak dengan menggunakan metode compression moulding dengan tekanan 8
ton selama 20 menit pada suhu pengerasan (curing temperature) 160 0C. Sampel
yang telah dicetak dilakukan karakterisasi sifat fisis yang meliputi pengukuran
densitas, analisis mikrostruktur menggunakan SEM-EDX dan karakterisasi sifat
magnet yang meliputi pengukuran kuat medan magnet menggunakan Gaussmeter
dan kurva histeresis menggunakan VSM. Hasil penelitian menunjukkan bahwa
penambahan binder PVB pada bonded magnet NdFeB mengakibatkan penurunan
densitas dan kuat medan magnet. Perolehan hasil densitas dan kuat medan magnet
terbaik pada pembuatan bonded magnet, diperoleh dengan penambahan binder 2
% sebesar 5,66 g/cm3 dan kuat medan magnet sebesar 1862,4 G. Nilai Mr = 72,86
emu/gram, Ms = 103 emu/g, Hc = 8,490 KOe dan BHmax = 5,1 MGOe diperoleh
pada penambahan PVB 2 %.
Kata kunci : Magnet bonded NdFeB, binder polyvinyl butyral, sifat fisis dan sifat
magnet.
vii
Universitas Sumatera Utara
INFLUENCE OF POLYVINYL BUTYRAL (PVB) COMPOSITION IN
MANUFACTURING OF BONDED MAGNET NdFeB ON
MICROSTRUCTUR, PHYSICAL PROPERTIES AND MAGNETIC
ABSTRACT
Manufacture of bonded magnet is composite magnet material made by mixing
magnetic powder with non-magnetic binder. The process in manufacturing
bonded magnet NdFeB made by mixing powder of neodymium iron boron
(NdFeB) commercial type MQP-B with a polyvinyl butyral powder using a glass
beaker. The comparisons of variation in composing NdFeB magnets powders with
a binder of PVB (% weight) are 98:2, 96:4, 94:6 and 93:7 0f 8 grams from total
mass of the sample. After mixing the powder, it is molded by using a compression
molding method with 8 tons pressure for 20 minutes at curing temperature 160 0C.
The molded samples are conducted by characterizing the physical properties
which include measurement of density, microstructure analysis using SEM-EDX
and magnetic properties which include measurement of the magnetic field
strength using a gaussmeter and hysteresis curve using VSM. The result of the
study shows that the addition of and binder PVB in bonded magnet NdFeB causes
a decrease in the density and magnetic field strength. The best result of density
and magnetic field in the manufacture of bonded magnets is obtained by the
addition of 2 % binder of 5.66 g/cm3 and strong magnetic field of 1862.4 G. the
score of Mr = 72.86 emu/g, Ms = 103 emu/gram, Hc = 8.490 KOe and BHmax =
5.1 MGOe was obtained on the addition of PVB 2 %.
Keywords : Bonded Magnets NdFeB, polyvinyl butyral binder, physical
properties and magnetic.
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
i
ii
iii
iv
vii
viii
ix
xi
xii
xiv
Persetujuan
Lembar Pengesahan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar lampiran
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1.2. Rumusan Masalah
1.3. Batasan Masalah
1.4. Tujuan Penelitian
1.5. Manfaat Penelitian
1.6. Sistematika Penelitian
1
2
3
3
3
4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Material Magnet
2.2. Sifat-sifat Magnet Permanen
2.2.1. Koersivitas
2.2.2. Remanen
2.3. Sifat Kemagnetan Bahan
2.4. Kurva Histeresis
2.5. Energi Produk Maksimum (BHMax)
2.6. Magnet Neodymium Iron Boron (NdFeB)
2.7. Unsur Pemadu Pada Magnet NdFeB
2.7.1. Neodymium (Nd)
2.7.2. Besi (Fe)
2.7.3. Boron (B)
2.8. Bonded Magnet NdFeB
2.9. Fabrikasi Magnet NdFeB
2.10. Binder Polyvinyl Butyral (PVB)
2.11. Scanning Electron Microscope (SEM)
2.11.1. Prinsip Kerja Scanning Electron Microscope (SEM)
6
7
7
8
9
11
14
14
15
15
17
18
20
22
22
23
24
ix
Universitas Sumatera Utara
BAB 3 METODOLOGI PERCOBAAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
3.1.1. Tempat Penelitian
3.1.2. Waktu Penelitian
3.2. Bahan dan Alat
3.2.1. Bahan
3.2.2. Alat
3.3. Diagram Alir Penelitian
3.4. Prosedur Penelitian
3.4.1. Pencampuran Bahan Baku
3.4.2. Proses Kompaksi
3.4.3. Magnetisasi
3.5. Karakterisasi
3.5.1. Densitas
3.5.2. Struktur Mikro
3.5.3. Karakterisasi VSM
26
26
26
26
26
26
27
29
29
29
29
29
30
30
30
BAB 4 HASIL PENELITIAN
4.1. Hasil Pengujian Sifat Fisis
4.1.1. Pengujian Densitas
4.1.2. Pengujian Struktur Mikro Bonded Magnet
NdFeB (SEM)
4.1.3. Pengujian Komposisi Unsur Bonded Magnet
NdFeB (SEM-EDX)
4.2. Hasil Pengujian Sifat Magnet
4.2.1. Kuat Medan Magnet
4.2.1. VSM (Vibrating Sample Magnetometer)
34
42
42
43
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
46
47
DAFTAR PUSTAKA
48
31
31
32
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1.
Tabel 2.2.
Tabel 2.3.
Tabel 4.1.
Tabel 4.2.
Tabel 4.3.
Tabel 4.4.
Tabel 4.5.
Tabel 4.6.
Tabel 4.7.
Tabel 4.8.
Tabel 4.9.
Magnetic Characteristics Bonded Magnet NdFeB
Type MQP-B
Susunan Elektron dan Tingkat Oksidasi
Mineral-mineral Bijih Besi Bernilai Ekonomis
Data Hasil Pengukuran dan Perhitungan Bulk Densitas
Bonded Magnet NdFeB dengan Variasi Komposisi Binder
Analisis Komposisi Unsur Pada EDX untuk Spektrum 1
pada Bonded Magnet NdFeB dengan PVB 2 %
Analisis Komposisi Unsur Pada EDX untuk Spektrum 2
pada Bonded Magnet NdFeB dengan PVB 2 %
Analisis Komposisi Unsur Pada EDX untuk Spektrum 3
pada Bonded Magnet NdFeB dengan PVB 2 %
Analisis Komposisi Unsur Pada EDX untuk Spektrum 1
pada Bonded Magnet NdFeB dengan PVB 4 %
Analisis Komposisi Unsur Pada EDX untuk Spektrum 2
pada Bonded Magnet NdFeB denganPVB 4 %
Analisis Komposisi Unsur Pada EDX untuk Spektrum 3
pada Bonded Magnet NdFeB dengan PVB 4 %
Data Hasil Pengukuran Kuat Medan Magnet pada Sampel
Bonded Magnet NdFeB untuk PVB 2 % dan 4 %
Data Hasil Pengujian Sifat Magnetik pada Sampel
Bonded Magnet NdFeB untuk PVB 2 % dan 4 %
15
16
17
31
35
36
37
39
40
41
42
44
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
8
Gambar 2.1.
Gambar 2.2.
Perbedaan Koersifitas dan Koersifitas Intrinsik
Arah Domain-domain Dalam Bahan Ferromagnetik
Sebelum dan Sesudah diberi Medan Magnet Luar
Gambar 2.3. Kurva Histeresis
Gambar 2.4. Kurva Induksi Normal
Gambar 2.5. Struktur Kristal Boron Dengan Sel Satuan Ikosahedral
Gambar 2.6. Struktur Boron
Gambar 2.7. Ikatan 3c-2e B-H-B dan B-B-B
Gambar 2.8. Stuktur Boron
Gambar 2.9. Struktur molekul Polyvinyl Butyral (C8H14O2)
Gambar 2.10. Prinsip kerja Scanning Electron Mocroscope (SEM)
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian Pembuatan Bonded Magnet
NdFeB
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara % Berat Polyvinyl Butyral (PVB)
Terhadap Nilai Bulk Densitas Pada Bonded Magnet NdFeB
Gambar 4.2. Hasil Foto Analisis Secondary Electron Sampel Pelet
Bonded Magnet NdFeB Pada SEM dengan pembesaran
2000 x
Gambar 4.3. Hasil Foto Analisis SEM Pada Bonded Magnet NdFeB
yang Binder PVB nya 2% dengan Penembakan Pada 3 titik
Gambar 4.3.1. Hasil Spektrum EDX untuk Bonded Magnet NdFeB
dengan PVB 2 % pada Spektrum 1
Gambar 4.3.2. Hasil Spektrum EDX untuk Bonded Magnet NdFeB dengan
PVB 2 % pada Spektrum 2
Gambar 4.3.3. Hasil Spektrum EDX untuk Bonded Magnet NdFeB dengan
PVB 2 % pada Spektrum 3
Gambar 4.4. Hasil Foto Analisis SEM Pada Bonded Magnet NdFeB
yang Binder PVB nya 4% dengan Penembakan Pada 3 titik
Gambar 4.4.1. Hasil Spektrum EDX untuk Bonded Magnet NdFeB dengan
PVB 4 % pada Spektrum 1
Gambar 4.4.2. Hasil Spektrum EDX untuk Bonded Magnet NdFeB dengan
PVB 4 % pada Spektrum 2
Gambar 4.4.3. Hasil Spektrum EDX untuk Bonded Magnet NdFeB dengan
PVB 4 % pada Spektrum 3
Gambar 4.5. Grafik Hubungan Antara % Berat Polyvinyl Butyral (PVB)
Terhadap Nilai Kuat Medan Magnet pada Bonded magnet
NdFeB
Gambar 4.6. Kurva Histeresis Bonded Magnet NdFeB yang Komposisi
11
12
13
18
19
19
20
23
25
28
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
43
xii
Universitas Sumatera Utara
PVB 2 % dan PVB 4 %
44
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Peralatan dan Bahan Penelitian
Lampiran 2 Perhitungan Densitas Sampel Bonded Magnet NdFeB
Lampiran 3 Hasil Pengujian SEM-EDX
Lampiran 4 Hasil Pengujian VSM
Lampiran 5 Karakteristik Bonded Magnet NdFeB Type MQP
Halaman
51
53
56
65
66
xiv
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP
MIKROSTRUKTUR, SIFAT FISIS DAN MAGNET
SKRIPSI
MAREANUS MENDROFA
120801006
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH KOMPOSISI POLYVINYL BUTIRAL (PVB) PADA
PEMBUATAN BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP
MIKROSTRUKTUR, SIFAT FISIS DAN MAGNET
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat
mencapai gelar Sarjana Sains
MAREANUS MENDROFA
120801006
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
: Pengaruh Komposisi Polyvinyl Butyral
(PVB) Pada Pembuatan Bonded Magnet
Terhadap Mikrostruktur, Sifat Fisis dan
Magnet
Kategori
: Skripsi
Nama
: Mareanus Mendrofa
Nomor Induk Mahasiswa
: 120801006
Program Studi
: Sarjana (S1) Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di :
Medan, Mei 2016
Disetujui Oleh :
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Pembimbing,
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP: 195510301980031003
Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S.
NIP : 195903101987031002
i
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
PENGARUH KOMPOSISI POLYVINYL BUTYRAL (PVB) PADA
PEMBUATAN BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP
MIKROSTRUKTUR, SIFAT FISIS DAN MAGNET
OLEH :
Mareanus Mendrofa
NIM : 120801006
Disetujui Oleh :
Komisi Pembimbing
Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S.
NIP : 195903101987031002
Ir. Muljadi, M.Sc.
NIP : 195711161983121002
Diketahui Oleh :
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Pusat Penelitian Fisika-LIPI
Kepala,
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP : 195510301980031003
Dr. Bambang Widiyatmoko, M.Eng.
NIP : 196204301988031001
ii
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PENGARUH KOMPOSISI POLYVINYL BUTYRAL (PVB)
PADA PEMBUTAN BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP
MIKROSTRUKTUR, SIFAT FISIS DAN MAGNET
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya.
Medan, Mei 2016
MAREANUS MENDROFA
120801006
iii
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan syukur saya panjatkan kepada Yesus Kristus atas berkat dan kasih
setianya yang selalu menyertai dan memberi kemudahan sehingga saya dapat
menyelesaikan skripsi ini.
Tugas akhir ini merupakan salah satu proses untuk memperoleh gelar sarjana pada
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Medan. Untuk memenuhi persyaratan tersebut diatas saya mengerjakan tugas
akhir dengan judul : “PENGARUH KOMPOSISI POLYVINYL BUTYRAL
(PVB) PADA PEMBUATAN BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP
MIKROSTRUKTUR, SIFAT FISIS DAN MAGNET”, yang dilaksanakan di
laboratorium Magnet P2F LIPI Serpong Tangerang Selatan sesuai dengan waktu
yang ditetapkan.
Penulis menyadari bahwa selama proses sampai terselesaikannya
penyusunan skripsi ini banyak sekali bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak.
Dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih
dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, M.S. sebagai Dekan, dan Pembantu Dekan
FMIPA USU.
2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika, dan
Drs.Syahrul Humaidi, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Fisika FMIPA
USU, Kak Tini, Bang Jo dan Kak Yuspa selaku staf Departemen Fisika,
seluruh dosen, staf dan pegawai Departemen Fisika FMIPA USU yang
telah
membantu
dan
membimbing
dalam
menimba
ilmu
dan
menyelesaikan skripsi ini.
3. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, M.S. dan Bapak Ir. Muljadi, M.Si. selaku
Dosen pembimbing penulis yang telah meluangkan waktu untuk
membimbing, mengarahkan dalam melaksanakan penelitian hingga
penyelesaian penulisan skripsi ini, serta kepada Bapak Dr. Ing. Pryio
Sandjono, M.Sc, Ibu Dr. Nenen Rusneni, M.T, Bapak Prof. Dr. Masno
iv
Universitas Sumatera Utara
Ginting M.Sc dan Bapak Prof. Drs. Pardamean Sebayang M.Sc, yang telah
banyak memberikan banyak masukan dan saran.
4. Keluarga Besar P2F LIPI: Bapak Dr.Bambang Widyatmoko, M.Eng,
selaku kepala Laboratorium Pusat Penelitian Fisika P2F-LIPI Serpong. Ibu
Ani, Ibu Ester, Bapak Lukman Faris, Bapak satpam dan seluruh staff LIPI
yang telah membantu selama melakukan penelitian di P2F LIPI.
5. Yang terkhusus Ayahanda Tercinta Tolona Mendrofa dan Ibunda Gatiria
Zebua, kakak Merry Mendrofa, kakak Nima Mendrofa, abang Perry
Mendrofa, yang dengan tulus menyayangi, mendidik, mendoakan, dan
memberi motivasi baik materi maupun moril yang tak henti-hentinya
dalam menyelesaikan skripsi ini. Semoga Tuhan Selalu Memberkati
kalian.
6. Kepada teman-teman di Laboratorium Magnetizer LIPI : Karyaman Harto
Zebua, M. Taufik, Firman Lamsyah, Hanifah, Devi Handayani Safitri dan
Indah Juriani dan kepada teman-teman seperjuangan di LIPI, Marta Masniari
Nainggolan, Santa Simajuntak, Tania Christiyanti Lumba Tobing, Melpa
Simamora, Elisabet F. Sinaga, Cut Hani Safira, Riris Julita Tambunan, Fitry
Silaban, Sulistra Simamora, Mia Aulia Dhika, Giassanistya Fadillah Mrp,
Andi Mulia, Mona Sintia, Rahmad Saleh Nst, Lyana Amirani, Risuliniko
Saragih dan kepada semua teman-teman stambuk 2012 tanpa disebutkan
nama satu persatu yang lagi berusaha memperjuangkan tugas akhirnya.
7. Kepada Bapak Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M.Sc selaku kepala
laboratorium Fisika Zat Padat/Solar Energi yang banyak memberikan
bimbingan, dan kepada abang kakak asisten Fisika Zat Padat : Bang Eman
Juliskar H, Kak Lilis Sagita, Kak Tabita Sianipar, Kak Nengsi M.
Panjaitan dan Kristiarawati yang banyak memberikan saran dan motivasi
selama penyelesaian skripsi ini.
8. Kepada Bang Rius, Bang Julius, Bang A. Fanny, Bang A. Joice, Bang
Arjun, Fester, Hiras dan semua kawan-kawan di Club Buala FC yang
banyak memberikan motivasi.
v
Universitas Sumatera Utara
Penulis menyadari dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari
kesempurnaan dan terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu kritik dan saran
yang sifatnya membangun sangat diharapkan untuk penyempurnaan skripsi ini.
Akhir kata semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun bagi orang
lain yang membacanya.
Medan, Mei 2016
Mareanus Mendrofa
120801006
vi
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH KOMPOSISI POLYVINYL BUTYRAL (PVB) PADA
PEMBUATAN BONDED MAGNET NdFeB TERHADAP
MIKROSTRUKTUR, SIFAT FISIS DAN MAGNET
ABSTRAK
Pembuatan bonded magnet merupakan magnet komposit yang dibuat dari serbuk
magnet yang dicampur dengan perekat (binder) yang bersifat non-magnet. Proses
pembuatan bonded magnet NdFeB dilakukan dengan mencampurkan serbuk
magnet neodymium iron boron (NdFeB) komersil type MQP-B dengan serbuk
polyvinyl butyral menggunakan beaker gelas. Perbandingan variasi komposisi
serbuk magnet NdFeB dengan binder PVB sebesar (% berat) 98:2, 96:4, 94:6 dan
93:7 dari massa total sampel 8 gram. Setelah pencampuran serbuk, kemudian
dicetak dengan menggunakan metode compression moulding dengan tekanan 8
ton selama 20 menit pada suhu pengerasan (curing temperature) 160 0C. Sampel
yang telah dicetak dilakukan karakterisasi sifat fisis yang meliputi pengukuran
densitas, analisis mikrostruktur menggunakan SEM-EDX dan karakterisasi sifat
magnet yang meliputi pengukuran kuat medan magnet menggunakan Gaussmeter
dan kurva histeresis menggunakan VSM. Hasil penelitian menunjukkan bahwa
penambahan binder PVB pada bonded magnet NdFeB mengakibatkan penurunan
densitas dan kuat medan magnet. Perolehan hasil densitas dan kuat medan magnet
terbaik pada pembuatan bonded magnet, diperoleh dengan penambahan binder 2
% sebesar 5,66 g/cm3 dan kuat medan magnet sebesar 1862,4 G. Nilai Mr = 72,86
emu/gram, Ms = 103 emu/g, Hc = 8,490 KOe dan BHmax = 5,1 MGOe diperoleh
pada penambahan PVB 2 %.
Kata kunci : Magnet bonded NdFeB, binder polyvinyl butyral, sifat fisis dan sifat
magnet.
vii
Universitas Sumatera Utara
INFLUENCE OF POLYVINYL BUTYRAL (PVB) COMPOSITION IN
MANUFACTURING OF BONDED MAGNET NdFeB ON
MICROSTRUCTUR, PHYSICAL PROPERTIES AND MAGNETIC
ABSTRACT
Manufacture of bonded magnet is composite magnet material made by mixing
magnetic powder with non-magnetic binder. The process in manufacturing
bonded magnet NdFeB made by mixing powder of neodymium iron boron
(NdFeB) commercial type MQP-B with a polyvinyl butyral powder using a glass
beaker. The comparisons of variation in composing NdFeB magnets powders with
a binder of PVB (% weight) are 98:2, 96:4, 94:6 and 93:7 0f 8 grams from total
mass of the sample. After mixing the powder, it is molded by using a compression
molding method with 8 tons pressure for 20 minutes at curing temperature 160 0C.
The molded samples are conducted by characterizing the physical properties
which include measurement of density, microstructure analysis using SEM-EDX
and magnetic properties which include measurement of the magnetic field
strength using a gaussmeter and hysteresis curve using VSM. The result of the
study shows that the addition of and binder PVB in bonded magnet NdFeB causes
a decrease in the density and magnetic field strength. The best result of density
and magnetic field in the manufacture of bonded magnets is obtained by the
addition of 2 % binder of 5.66 g/cm3 and strong magnetic field of 1862.4 G. the
score of Mr = 72.86 emu/g, Ms = 103 emu/gram, Hc = 8.490 KOe and BHmax =
5.1 MGOe was obtained on the addition of PVB 2 %.
Keywords : Bonded Magnets NdFeB, polyvinyl butyral binder, physical
properties and magnetic.
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
i
ii
iii
iv
vii
viii
ix
xi
xii
xiv
Persetujuan
Lembar Pengesahan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar lampiran
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1.2. Rumusan Masalah
1.3. Batasan Masalah
1.4. Tujuan Penelitian
1.5. Manfaat Penelitian
1.6. Sistematika Penelitian
1
2
3
3
3
4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Material Magnet
2.2. Sifat-sifat Magnet Permanen
2.2.1. Koersivitas
2.2.2. Remanen
2.3. Sifat Kemagnetan Bahan
2.4. Kurva Histeresis
2.5. Energi Produk Maksimum (BHMax)
2.6. Magnet Neodymium Iron Boron (NdFeB)
2.7. Unsur Pemadu Pada Magnet NdFeB
2.7.1. Neodymium (Nd)
2.7.2. Besi (Fe)
2.7.3. Boron (B)
2.8. Bonded Magnet NdFeB
2.9. Fabrikasi Magnet NdFeB
2.10. Binder Polyvinyl Butyral (PVB)
2.11. Scanning Electron Microscope (SEM)
2.11.1. Prinsip Kerja Scanning Electron Microscope (SEM)
6
7
7
8
9
11
14
14
15
15
17
18
20
22
22
23
24
ix
Universitas Sumatera Utara
BAB 3 METODOLOGI PERCOBAAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
3.1.1. Tempat Penelitian
3.1.2. Waktu Penelitian
3.2. Bahan dan Alat
3.2.1. Bahan
3.2.2. Alat
3.3. Diagram Alir Penelitian
3.4. Prosedur Penelitian
3.4.1. Pencampuran Bahan Baku
3.4.2. Proses Kompaksi
3.4.3. Magnetisasi
3.5. Karakterisasi
3.5.1. Densitas
3.5.2. Struktur Mikro
3.5.3. Karakterisasi VSM
26
26
26
26
26
26
27
29
29
29
29
29
30
30
30
BAB 4 HASIL PENELITIAN
4.1. Hasil Pengujian Sifat Fisis
4.1.1. Pengujian Densitas
4.1.2. Pengujian Struktur Mikro Bonded Magnet
NdFeB (SEM)
4.1.3. Pengujian Komposisi Unsur Bonded Magnet
NdFeB (SEM-EDX)
4.2. Hasil Pengujian Sifat Magnet
4.2.1. Kuat Medan Magnet
4.2.1. VSM (Vibrating Sample Magnetometer)
34
42
42
43
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
46
47
DAFTAR PUSTAKA
48
31
31
32
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1.
Tabel 2.2.
Tabel 2.3.
Tabel 4.1.
Tabel 4.2.
Tabel 4.3.
Tabel 4.4.
Tabel 4.5.
Tabel 4.6.
Tabel 4.7.
Tabel 4.8.
Tabel 4.9.
Magnetic Characteristics Bonded Magnet NdFeB
Type MQP-B
Susunan Elektron dan Tingkat Oksidasi
Mineral-mineral Bijih Besi Bernilai Ekonomis
Data Hasil Pengukuran dan Perhitungan Bulk Densitas
Bonded Magnet NdFeB dengan Variasi Komposisi Binder
Analisis Komposisi Unsur Pada EDX untuk Spektrum 1
pada Bonded Magnet NdFeB dengan PVB 2 %
Analisis Komposisi Unsur Pada EDX untuk Spektrum 2
pada Bonded Magnet NdFeB dengan PVB 2 %
Analisis Komposisi Unsur Pada EDX untuk Spektrum 3
pada Bonded Magnet NdFeB dengan PVB 2 %
Analisis Komposisi Unsur Pada EDX untuk Spektrum 1
pada Bonded Magnet NdFeB dengan PVB 4 %
Analisis Komposisi Unsur Pada EDX untuk Spektrum 2
pada Bonded Magnet NdFeB denganPVB 4 %
Analisis Komposisi Unsur Pada EDX untuk Spektrum 3
pada Bonded Magnet NdFeB dengan PVB 4 %
Data Hasil Pengukuran Kuat Medan Magnet pada Sampel
Bonded Magnet NdFeB untuk PVB 2 % dan 4 %
Data Hasil Pengujian Sifat Magnetik pada Sampel
Bonded Magnet NdFeB untuk PVB 2 % dan 4 %
15
16
17
31
35
36
37
39
40
41
42
44
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
8
Gambar 2.1.
Gambar 2.2.
Perbedaan Koersifitas dan Koersifitas Intrinsik
Arah Domain-domain Dalam Bahan Ferromagnetik
Sebelum dan Sesudah diberi Medan Magnet Luar
Gambar 2.3. Kurva Histeresis
Gambar 2.4. Kurva Induksi Normal
Gambar 2.5. Struktur Kristal Boron Dengan Sel Satuan Ikosahedral
Gambar 2.6. Struktur Boron
Gambar 2.7. Ikatan 3c-2e B-H-B dan B-B-B
Gambar 2.8. Stuktur Boron
Gambar 2.9. Struktur molekul Polyvinyl Butyral (C8H14O2)
Gambar 2.10. Prinsip kerja Scanning Electron Mocroscope (SEM)
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian Pembuatan Bonded Magnet
NdFeB
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara % Berat Polyvinyl Butyral (PVB)
Terhadap Nilai Bulk Densitas Pada Bonded Magnet NdFeB
Gambar 4.2. Hasil Foto Analisis Secondary Electron Sampel Pelet
Bonded Magnet NdFeB Pada SEM dengan pembesaran
2000 x
Gambar 4.3. Hasil Foto Analisis SEM Pada Bonded Magnet NdFeB
yang Binder PVB nya 2% dengan Penembakan Pada 3 titik
Gambar 4.3.1. Hasil Spektrum EDX untuk Bonded Magnet NdFeB
dengan PVB 2 % pada Spektrum 1
Gambar 4.3.2. Hasil Spektrum EDX untuk Bonded Magnet NdFeB dengan
PVB 2 % pada Spektrum 2
Gambar 4.3.3. Hasil Spektrum EDX untuk Bonded Magnet NdFeB dengan
PVB 2 % pada Spektrum 3
Gambar 4.4. Hasil Foto Analisis SEM Pada Bonded Magnet NdFeB
yang Binder PVB nya 4% dengan Penembakan Pada 3 titik
Gambar 4.4.1. Hasil Spektrum EDX untuk Bonded Magnet NdFeB dengan
PVB 4 % pada Spektrum 1
Gambar 4.4.2. Hasil Spektrum EDX untuk Bonded Magnet NdFeB dengan
PVB 4 % pada Spektrum 2
Gambar 4.4.3. Hasil Spektrum EDX untuk Bonded Magnet NdFeB dengan
PVB 4 % pada Spektrum 3
Gambar 4.5. Grafik Hubungan Antara % Berat Polyvinyl Butyral (PVB)
Terhadap Nilai Kuat Medan Magnet pada Bonded magnet
NdFeB
Gambar 4.6. Kurva Histeresis Bonded Magnet NdFeB yang Komposisi
11
12
13
18
19
19
20
23
25
28
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
43
xii
Universitas Sumatera Utara
PVB 2 % dan PVB 4 %
44
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Peralatan dan Bahan Penelitian
Lampiran 2 Perhitungan Densitas Sampel Bonded Magnet NdFeB
Lampiran 3 Hasil Pengujian SEM-EDX
Lampiran 4 Hasil Pengujian VSM
Lampiran 5 Karakteristik Bonded Magnet NdFeB Type MQP
Halaman
51
53
56
65
66
xiv
Universitas Sumatera Utara